酶工程在食品行業(yè)中的技術(shù)應(yīng)用

1、 貴州大學(xué) 酶工程技術(shù)在食品中的應(yīng)用專 業(yè)： 生 物 工 程 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 課程教師： 一、前言 酶工程技術(shù)是利用酶和細(xì)胞或細(xì)胞器所具有的催化功能來生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品的技術(shù)，包括酶的研制與生產(chǎn)，酶和細(xì)胞或細(xì)胞器的固定化技術(shù)，酶分子的修飾改造，以及生物傳感器。酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有高效催化功能、高度專一性和高度受控性的一類特殊蛋白質(zhì)。其催化作用的條件非常溫和，可在常溫、常壓下進(jìn)行，又有可調(diào)控性，食品工業(yè)是應(yīng)用酶工程技術(shù)最早和最廣泛的行業(yè)。酶的應(yīng)用可以說是生物技術(shù)在食品工業(yè)中應(yīng)用的典型代表。工業(yè)化酶制劑為食品工業(yè)帶來了新的活力，開辟了新的發(fā)展途徑，極大地推動了食品工業(yè)的發(fā)展。2、 酶工

2、程的基本技術(shù) 2.1酶制劑的生產(chǎn)酶制劑的生產(chǎn)酶的來源主要有植物、動物和微生物。最早人們多從植物、動物組織中提取，例如從動物胰臟和麥芽中提取淀粉酶、從動物胃膜，胰臟、木瓜、菠蘿中提取蛋白酶。它們大多數(shù)由微生物生產(chǎn)，這是因?yàn)槲⑸锓N類多，幾乎所有酶都能從微生物中找到，而且它的生產(chǎn)不受季節(jié)、氣候限制;由于微生物容易培養(yǎng)，繁殖快，產(chǎn)量高，故可在短時間內(nèi)廉價地大量生產(chǎn)。近年來，隨著基因工程技術(shù)的迅速發(fā)展，又為酶產(chǎn)量的提高和新酶種的開發(fā)開辟了新的途徑?；蚬こ碳夹g(shù)的最大貢獻(xiàn)在于，它能按照人們的意愿構(gòu)建新的物種，或者賦予新的功能。雖然目前基因工程還未形成大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，但是它作為一種改良菌種，提高產(chǎn)酶能力，改

3、變酶性能的手段，已受到了人們的極大關(guān)注。 2.2酶的純化酶的純化屬于一種后處理工藝，包括粗制工藝與精制工藝，對超酶液進(jìn)行濃縮精制是生產(chǎn)高質(zhì)量酶制劑的重要環(huán)節(jié)，目前采用的技術(shù)主要有沉淀法，吸附法和色譜法，分子篩分法，陳結(jié)法，減壓濃縮法和電泳法等。2.3酶的固定化技術(shù)酶的固定化是指用物理或化學(xué)手段，把酶束縛在一定的區(qū)域內(nèi)，使其在一定的范圍內(nèi)起催化作用。固定化技術(shù)是酶工程的關(guān)鍵技術(shù)之一，自從1969年世界上第一次使用固相酶技術(shù)以來，至今已有30多年的歷史。應(yīng)用固定化葡萄糖異構(gòu)酶生產(chǎn)高果糖漿是現(xiàn)代酶工程在工業(yè)生產(chǎn)中最成功、規(guī)模最大的應(yīng)用。固定化酶可用于處理液態(tài)食品，價格昂貴的酶經(jīng)固定化后，可以提高穩(wěn)定

4、性，降低成本，延長使用壽命，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化和自動控制，減少精制過程中沉淀，過濾等操作費(fèi)用。三、酶在食品加工中的應(yīng)用 3.1淀粉加工中的應(yīng)用 以淀粉為原料，通過酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)低聚麥芽糖、低聚異麥芽糖，具有原料來源廣、價格低、入口香甜、風(fēng)味獨(dú)特等優(yōu)點(diǎn)。麥芽寡糖酶水解淀粉后，通過絮凝、脫色、離交、純化制成3一8個葡萄糖分子組成的新型淀粉糖，它不僅是一種科學(xué)的、合理的、具有功效的高能營養(yǎng)品，還具有易消化、低甜度、低滲透等優(yōu)點(diǎn)。 3.2乳品加工中的應(yīng)用酶應(yīng)用于乳品加工主要有以下幾個方面。乳糖酶一分解乳糖;凝乳酶制造干酪;溶菌酶一添加嬰兒奶粉中殺菌消毒;過氧化氫酶一牛奶消毒;多酶生物傳感器。將固定化酶系統(tǒng)與微電

5、流計連接能快速準(zhǔn)確的測定乳糖的含量，這對乳制品生產(chǎn)中質(zhì)量控制具有重大意義。 3.3果蔬加工中的應(yīng)用水果蔬菜加工用酶中最常用的有果膠酶，纖維素酶，半纖維素酶，淀粉酶等。其中果膠酶已成為許多國家果汁、蔬菜汁加工的常用酶之一。利用果膠酶可以明顯提高果汁澄清度，增加果汁出汁率，降低果汁相對粘度，提高果汁過濾效果。果膠酶主要由滋生物來生產(chǎn)，人們通過一系列誘變育種技術(shù)，可以篩選優(yōu)良菌種。隨著人們對天然健康食品的不斷需求，近年來，采用果膠酶和其他的酶(如纖維素酶等)處理可以大大提高出汁率，簡化工藝步驟，并且可制得透明澄清的蔬菜汁。再經(jīng)過種種調(diào)配就可以制成品種繁多的飲料食品。3.4蛋白質(zhì)加工中的應(yīng)用蛋白酶能將

6、蛋白質(zhì)水解為膚和氨基酸，提高和改善蛋白質(zhì)的溶解性，乳化勝，起泡性，粘度、風(fēng)味等。利用蛋白酶制劑可以避免酸水解，堿水解對氨基酸的破壞作用，保證蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值不受影響。在豆乳的生產(chǎn)中，傳統(tǒng)工藝中存在著原材料利用率低、穩(wěn)定性差、復(fù)溶性不好等缺點(diǎn)。利用蛋白酶的作用，豆乳中的蛋白質(zhì)和碳水化合物被降解，這樣就可以提高原材料利用率，增加產(chǎn)品穩(wěn)定性，改進(jìn)產(chǎn)品的營養(yǎng)價值。 3.5釀酒工業(yè)中的應(yīng)用 麥芽是生產(chǎn)啤酒的主要原料。麥芽質(zhì)量欠佳或大麥、大米等輔助原料使用量較大時，會造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纖維素酶的活力不足，使糖化不能充分、蛋白質(zhì)降解不足，從而影響啤酒的風(fēng)味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、p一葡聚糖酶

7、等制劑，可補(bǔ)充麥芽中酶活力不足的缺陷。此外，還有一些酶類在食品生產(chǎn)中也起了相當(dāng)大的作用，如木瓜蛋白酶能增強(qiáng)肌肉酶類的作用，使肉類在烹飪過程中嫩化;從麥芽中提取的植酸酶可有效降低豆科植物和谷類中的植酸;果膠酶、纖維素酶和半纖維素酶可促使細(xì)胞分離、細(xì)胞壁變軟，使原材料易于榨漿等。 四、酶工程在食品添加劑開發(fā)中的應(yīng)用 4.1在甜味劑中的生產(chǎn)應(yīng)用比如海藻糖是一種新型的多功能食品添加劑。首先，可以從土樣中篩選分離得到能產(chǎn)生淀粉轉(zhuǎn)化為海藻糖的酶菌柱,并利用該菌柱生產(chǎn)的酶進(jìn)行淀粉合成海藻糖。產(chǎn)物海藻糖在反應(yīng)混合物中的含量可達(dá)48%。還可由海藻糖合酶將麥芽糖直接轉(zhuǎn)化為海藻糖,在海藻糖的工業(yè)生產(chǎn)中有著良好的應(yīng)用

8、前景。甜菊苷是一種非營養(yǎng)型功能性甜味劑。甜菊苷具有輕微的苦澀味,通過酶法改質(zhì)后可除去苦澀味從而改善風(fēng)味。酶處理方法是在甜菊苷溶液中加入葡萄糖基化合物,采用葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶處理,生成葡萄基甜菊苷。4.2在調(diào)味劑中的生產(chǎn)應(yīng)用以啤酒廢酵母為原料,添加蛋白酶和葡聚糖酶,經(jīng)過脫苦、自溶等工序而制成的酵母抽提物,富含多種氨基酸,具有強(qiáng)烈的增鮮效應(yīng)及醇厚濃郁的肉香味。風(fēng)味、質(zhì)量大大提高。還可以用酶法提取的米糠蛋白的溶解性、起泡性、乳化特性和營養(yǎng)性等蛋白功能特性上表現(xiàn)出良好性能,不僅可以作為食品中的營養(yǎng)強(qiáng)化劑,還可以作為食品中的風(fēng)味增強(qiáng)劑。4.3在營養(yǎng)強(qiáng)化劑中的生產(chǎn)應(yīng)用SOD具有抗氧化、抗輻射和抗衰老的功效,是

9、一種頗受關(guān)注的酶。目前SOD主要從動物血液中分離純化得到。由于血液中含有大量的雜蛋白,分離純化工藝復(fù)雜,因此難以達(dá)到要求。從天然植物中分離純化SOD,又受到地理環(huán)境和氣候條件等影響,難以滿足需要。 橘皮苷是一種營養(yǎng)添加劑,具有降低血壓、抗過敏和強(qiáng)化毛細(xì)血管壁等作用,但其在水中的溶解度極低。在橘皮苷中加入糊精,采用環(huán)糊精葡聚糖轉(zhuǎn)移酶處理,生成水溶性的酶改性橘皮苷。4.4在香味劑中的生產(chǎn)應(yīng)用香蘭素是常用的香味劑，可以利用黑曲霉胺氧化酶和大腸桿菌單胺氧化酶氧化香草胺生產(chǎn)香蘭素;或用固定化胺氧化酶連續(xù)生產(chǎn)香蘭素,并預(yù)計黑曲霉胺氧化酶連續(xù)生產(chǎn)香蘭素的技術(shù)將應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。利用脂肪氧轉(zhuǎn)化丁子香酚和異丁子

10、香酚生產(chǎn)香蘭素,用異丁子香酚作為底物時,轉(zhuǎn)化產(chǎn)量約為100-150mg/g。五、酶制劑在食品分析檢測中的應(yīng)用5.1聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)（PCP）該技術(shù)是在體外合適條件下, 以單鏈DNA為模板, 以1對人工合成的寡核苷酸為引物, 以4種脫氧核苷酸為底物, 在熱穩(wěn)定DNA聚合酶作用下,通過DNA模板的變性, 特異性擴(kuò)增DNA片段的技術(shù), 又稱基因體外擴(kuò)增法。整個過程可分為DNA模板變性、退火、延伸三個連續(xù)步驟, 通常由2040個PCR循環(huán)組成。PCR技術(shù)采用DNA擴(kuò)增和自動化程序?qū)μ囟ǖ闹虏【M(jìn)行檢測, 現(xiàn)已經(jīng)成功地對沙門氏菌、大腸桿菌、產(chǎn)單核細(xì)胞李斯特菌金黃色葡萄球菌等致病菌進(jìn)行有效測定。 5.2

11、酶 聯(lián) 免 疫 吸 附 技 術(shù) ( ELSA) 酶聯(lián)免疫吸附技術(shù)是從酶標(biāo)記抗體技術(shù)發(fā)展起來的, 是把抗原抗體的免疫反應(yīng)和酶的高效催化作用原理有機(jī)的結(jié)合起來的一種檢測技術(shù)。主要有三種方法: 即直接法、抗體夾心法和競爭法。此方法檢測食品中生理活性物質(zhì)具有操作簡便、快速特異、定量準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn), 特別適合于大批量檢測。在ELISA技術(shù)中對沙門氏菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等血清型細(xì)菌有很好的檢測結(jié)果。ELISA可檢測食品中農(nóng)藥殘留、生物毒素、重金屬污染以及動物食品獸藥殘留和轉(zhuǎn)基因食品的測定。 5.3酶生物傳感器 酶生物傳感器作為傳感器的先驅(qū), 在分析領(lǐng)域具有極大的發(fā)展?jié)摿颓熬?。酶傳感器對生?/p>

12、體具有催化特性,且對特定底物有反應(yīng)的特異性, 把這種特異性與電化學(xué)分析的迅速性和簡便性結(jié)合起來, 就能夠從含有多種多樣有機(jī)物的生物試樣中, 有選擇的把特定物質(zhì)迅速測定出來。操作方便, 檢測迅速, 選擇性好, 靈敏度高?，F(xiàn)已有多酶傳感器,可用在生產(chǎn)線上監(jiān)控食品加工流程, 發(fā)酵工藝過程及微生物濃度的控制, 又可在包裝材料上測知食品是否經(jīng)過不當(dāng)溫度的貯存, 冷凍時微生物含量及對食品貯存壽命的預(yù)警。六、展望綜上所述，酶工程應(yīng)經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中。作為生物工程重要組成部分的酶工程亦將飛速發(fā)展，前景廣闊。我們將在原有的基礎(chǔ)上，運(yùn)用已經(jīng)熟悉掌握的酶工程基本理論和基本技術(shù)，進(jìn)一步進(jìn)行酶工程新技術(shù)、新工藝和新產(chǎn)品的研究開發(fā)，對利用中的不足和混淆交叉現(xiàn)象做進(jìn)一步的改進(jìn)和完善，讓酶工程發(fā)揮其更大的作用。酶工程技術(shù)在食品方面的應(yīng)用總應(yīng)用分支應(yīng)用舉例作用酶在食品加工中的應(yīng)用1、酶在食品加工中的應(yīng)用低聚麥芽糖、低聚異麥芽糖改善風(fēng)味，易消化，營養(yǎng)高2、乳品加工中的應(yīng)用乳糖酶一分解乳糖改善乳制品的質(zhì)量3、果蔬加工中的應(yīng)用果膠酶，纖維素酶，半纖維素酶提高果汁澄清度、增加出汁率、降低相對粘度4、蛋白質(zhì)加工中的應(yīng)用蛋白酶高原材料利用率，增加產(chǎn)品穩(wěn)定性，改進(jìn)產(chǎn)品的營養(yǎng)價值。5、釀酒工業(yè)中的應(yīng)用淀粉酶、蛋白酶、p一葡聚糖酶補(bǔ)充麥芽中酶活力不足的缺陷